(57)【要約】【課題】金属成分による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】開度を変更することにより内燃機関の排出ガスの流量を調整可能な流量調整手段と、流量調整手段の下流側に配置されるとともに前記排出ガスを浄化する触媒と、を備えた内燃機関の制御装置であって、排出ガスの流量が所定時間以上一定であることを条件に（ステップＳ１３〜ステップＳ１７）、流量調整手段の開度の変更を行う（ステップＳ１８）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開度を変更することにより内燃機関の排出ガスの流量を調整可能な流量調整手段と、前記流量調整手段の下流側に配置されるとともに前記排出ガスを浄化する触媒と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記排出ガスの流量が所定時間以上一定であることを条件に、前記流量調整手段の開度の変更を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
開度を変更することにより内燃機関の排出ガスの流量を調整可能な流量調整手段と、前記流量調整手段の下流側に配置されるとともに前記排出ガスを浄化する触媒と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記排出ガスの流量と前記流量調整手段の開度とから前記触媒の詰まりレベルを算出し、前記詰まりレベルが所定レベルより高いことを条件に、前記流量調整手段の開度の変更を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関はスロットルバルブを有する吸気装置を備えるとともに、
前記流量調整手段の前記開度の前記変更を行うのに併せ、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関はターボ過給機を備えるとともに、
前記流量調整手段は、前記ターボ過給機のウェイストゲート弁であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料の一種であるガソリンの添加剤として、無鉛のＭＭＴ（メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニル）等が使用されている。ＭＭＴは、有機金属であるために環境問題に関わる化学物質とされ、使用には注意が必要とされる。ＭＭＴは、ガソリンエンジン等の内燃機関の各気筒の燃焼室において燃焼されてマンガン酸化物を生成する。内燃機関の排出ガス中に含まれたマンガン酸化物は、内燃機関のエキゾーストマニホールドの下流に設けられた触媒装置によって浄化されるようになっている。
【０００３】
しかし、排出ガス中のマンガン酸化物は、触媒装置の触媒に付着し目詰まりを起こす可能性がある。触媒が目詰まりを起こすと、排出ガスの流通が妨げられるので、内燃機関の背圧が増加する可能性がある。内燃機関の背圧が増加すると、内燃機関の出力が低下して、加速が悪くなり走行性能が悪化することがある。また、内燃機関の背圧が増加すると、排気バルブを閉じる際の抵抗が大きくなり、ラッシュアジャスタが伸びきってダンパとなるオイルが過剰に吸い込まれてしまい、排気バルブが不完全閉弁状態になることがある。
【０００４】
このような触媒の目詰まりを抑制するために、触媒の直上流側に整流板を配置するとともに、整流板を排気マニホールドに対して弾性体により弾性支持するようにした内燃機関の制御装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この内燃機関の制御装置によれば、エンジンの振動により弾性体が共振して整流板の位置が移動するので、整流板に対するマンガン酸化物の堆積を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の内燃機関の制御装置にあっては、整流板に対するマンガン酸化物の堆積を抑制できるものの、触媒に対するマンガン酸化物の堆積を抑制する効果は不十分であった。このため、触媒の目詰まりにより背圧が増加して、内燃機関の出力が低下して走行性能が悪化したり、排気バルブが不完全閉弁状態になることがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、金属成分による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（１）開度を変更することにより内燃機関の排出ガスの流量を調整可能な流量調整手段と、前記流量調整手段の下流側に配置されるとともに前記排出ガスを浄化する触媒と、を備えた内燃機関の制御装置であって、前記排出ガスの流量が所定時間以上一定であることを条件に、前記流量調整手段の開度の変更を行うよう構成する。
【０００９】
一般に、燃料中の金属成分による触媒目詰まりは、以下の過程を経て発生する。（１）車両が、金属成分含有燃料を燃料として、排出ガスの流量を一定にして長時間走行する。（２）触媒の上流側端部に金属成分が堆積する。（３）高負荷条件後の減速フューエルカット等により空燃比がリッチ状態からリーン状態になり触媒での残存燃料が燃焼して触媒温度が上昇し、その際に金属成分が触媒の上流側端部に付着する。（４）上述の（２）および（３）を繰り返す。（５）金属成分による触媒目詰まりが発生する。
【００１０】
本発明の構成により、内燃機関の制御装置は、排出ガスの流量が所定時間以上一定である場合に、流量調整手段の開度を変更するようになる。これにより、排出ガスの流量が一定の状態から変化するので、排出ガスに金属成分が含まれる場合であっても、排出ガス中の金属成分は触媒に付着しにくくなる。このため、この内燃機関の制御装置によれば、従来のように触媒の目詰まりにより背圧が増加することを抑制できる。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（２）開度を変更することにより内燃機関の排出ガスの流量を調整可能な流量調整手段と、前記流量調整手段の下流側に配置されるとともに前記排出ガスを浄化する触媒と、を備えた内燃機関の制御装置であって、前記排出ガスの流量と前記流量調整手段の開度とから前記触媒の詰まりレベルを算出し、前記詰まりレベルが所定レベルより高いことを条件に、前記流量調整手段の開度の変更を行うよう構成する。
【００１２】
この構成により、内燃機関の制御装置は、排出ガスの流量と流量調整手段の開度とから触媒の詰まりレベルを算出し、詰まりレベルが所定レベルより高い場合に、流量調整手段の開度を変更するようになる。これにより、触媒が詰まってきた場合に排出ガスの流量が一定の状態から変化するので、排出ガスに金属成分が含まれる場合であっても、排出ガス中の金属成分は触媒に付着しにくくなる。このため、この内燃機関の制御装置によれば、従来のように触媒の目詰まりにより背圧が増加することを抑制できる。
【００１３】
上記（１）または（２）に記載の内燃機関の制御装置においては、（３）前記内燃機関はスロットルバルブを有する吸気装置を備えるとともに、前記流量調整手段の前記開度の前記変更を行うのに併せ、前記スロットルバルブの開度を制御するよう構成する。
【００１４】
この構成により、内燃機関の制御装置は、流量調整手段により排出ガスの流量を変更することで生じた吸入空気量の変化を、スロットルバルブの開度の変更で適切に調整することができる。これにより、内燃機関の制御装置は、流量調整手段の開度を変更しても吸入空気量を適切な量に維持することができるので、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００１５】
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の内燃機関の制御装置においては、（４）前記内燃機関はターボ過給機を備えるとともに、前記流量調整手段は、前記ターボ過給機のウェイストゲート弁であるよう構成する。この構成により、内燃機関の制御装置は、ターボ過給機を搭載した内燃機関に適用されることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属成分による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置が搭載された内燃機関を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の主要部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態では、本発明が適用される内燃機関を、内燃機関としての直列４気筒のガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）を利用するガソリン車に適用したものとしている。
【００１９】
（第１の実施の形態）
まず、構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態のエンジン１は、エンジン本体２と、吸気装置３と、排気装置４と、ターボ過給機５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６とを含んで構成されている。本実施の形態では、内燃機関の制御装置は、ＥＣＵ６を備えるとともに、後述するウェイストゲート弁５２ｂを制御するようになっている。
【００２１】
エンジン本体２は、シリンダヘッド２０と、図示しないシリンダブロックとを備えている。シリンダヘッド２０およびシリンダブロックは、４つのシリンダ２１を備えている。シリンダ２１は、鉛直方向を長手方向にして設けられている。また、各シリンダ２１には、図示しない燃焼室が形成されている。エンジン本体２は、燃焼室において燃料と空気との混合気を所望のタイミングで燃焼させることにより図示しないピストンを往復動させ、図示しないクランクシャフトを回転させるようになっている。
【００２２】
吸気装置３は、吸気口管３０と、エアクリーナ３１と、吸気管３２と、エアフローメータ３３と、インタークーラ３４と、スロットルバルブ３５と、スロットルセンサ３６と、吸気マニホールド３７とを備えている。すなわち、エンジン１は、スロットルバルブ３５を有する吸気装置３を備えている。
【００２３】
エアクリーナ３１は、吸気装置３の上流部で、内蔵するフィルタにより吸入空気Ａから粉塵等を除去して清浄化するようになっている。吸気管３２は、エアクリーナ３１から吸気マニホールド３７までを接続している。エアフローメータ３３は、吸入空気Ａの流量（以下、吸入空気量という）ＧＡｉｎを検出して、ＥＣＵ６に入力するようになっている。
【００２４】
インタークーラ３４は、ターボ過給機５より下流側の吸気管３２に設けられている。インタークーラ３４は、ターボ過給機５での圧縮および過給により昇温した吸入空気Ａを冷却するようになっている。吸気マニホールド３７は、吸気管３２と各シリンダ２１とを接続している。
【００２５】
スロットルバルブ３５は、インタークーラ３４と吸気マニホールド３７との間に設けられるとともに、電子制御式で各シリンダ２１に供給される吸入空気量ＧＡｉｎを調節するようになっている。スロットルバルブ３５には、スロットルバルブ３５の開度（以下、スロットル開度という）を制御可能なスロットルモータ３５ａが設けられている。スロットルモータ３５ａは、ＥＣＵ６に接続されるとともに、ＥＣＵ６の指示に従ってスロットル開度を変更するようになっている。スロットルセンサ３６は、ＥＣＵ６に接続されるとともに、スロットル開度を検出してＥＣＵ６に入力するようになっている。
【００２６】
吸入空気Ａは、吸気口管３０から、エアクリーナ３１→ターボ過給機５→インタークーラ３４→スロットルバルブ３５→吸気マニホールド３７という順で流通されて、各シリンダ２１に流入されるようになっている。また、吸気マニホールド３７と各シリンダ２１との接続により、エンジン本体２と吸気装置３とが接続されている。
【００２７】
排気装置４は、排気マニホールド４０と、排気管４１と、排気温度センサ４３と、排気後処理器４４と、テールパイプ４５と、空燃比センサ４６とを備えている。
【００２８】
排気マニホールド４０は、各シリンダ２１から排出された排出ガスＧを流通させる。この排気マニホールド４０と各シリンダ２１との接続により、エンジン本体２と排気装置４とが接続されている。排気管４１は、排気マニホールド４０からテールパイプ４５までを接続している。
【００２９】
排気後処理器４４は、ターボ過給機５より下流側に設けられるとともに、酸化触媒コンバータ（ＣＣｏ）４７と、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４８とを備えている。排気後処理器４４の構成は特に限られず、公知のまたは新規のものを使用することができる。
【００３０】
本実施の形態では、酸化触媒コンバータ４７は、筒状のケーシング４７ａと、ケーシング４７ａに内蔵される触媒としての触媒担体４７ｂとを備えている。触媒担体４７ｂに含まれる触媒物質としては、例えばＰｔ／ＣｅＯ２、Ｍｎ／ＣｅＯ２、Ｆｅ／ＣｅＯ２、Ｎｉ／ＣｅＯ２、Ｃｕ／ＣｅＯ２等を用いることができる。酸化触媒コンバータ４７は、排出ガスＧ中に含まれるＨＣやＣＯ等の未燃成分をＯ2と反応させ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等に酸化して浄化するようになっている。このように、触媒担体４７ｂは、後述する流量調整手段としてのウェイストゲート弁５２ｂの下流側に配置されるとともに、排出ガスＧを浄化するようになっている。ディーゼルパティキュレートフィルタ４８は、ＰＭ（粒子状物質）を捕集するようになっている。
【００３１】
テールパイプ４５は、排気後処理器４４の下流側に接続されている。テールパイプ４５の下流側端部は大気に開放されている。このため、排気後処理器４４を通過した排出ガスＧは、テールパイプ４５を経て大気に放出されるようになっている。
【００３２】
排気温度センサ４３は、排気後処理器４４の上流側に設けられてＥＣＵ６に接続されるとともに、排出ガスＧの温度を検出してＥＣＵ６に入力するようになっている。空燃比センサ４６は、排気後処理器４４の下流側に設けられてＥＣＵ６に接続されるとともに、排出ガスＧの酸素濃度を検出してＥＣＵ６に入力するようになっている。空燃比センサ４６は、ジルコニア素子等の検出素子からなり、酸素濃度差に応じた電力を検出することにより排出ガスＧの酸素濃度を検出するようになっている。本実施の形態では、空燃比センサ４６は排気後処理器４４の下流側に配置されているが、これには限られず、例えば、空燃比センサ４６は酸化触媒コンバータ４７とディーゼルパティキュレートフィルタ４８との間に配置されていてもよい。
【００３３】
ターボ過給機５は、吸入空気コンプレッサ５０と、排気タービン５１と、ウェイストゲート弁部５２とを備えている。吸入空気コンプレッサ５０は吸気管３２に設けられている。排気タービン５１は排気管４１に設けられている。吸入空気コンプレッサ５０および排気タービン５１は、回転軸５３で結合されるとともに、一体回転するようになっている。
【００３４】
排気管４１で排出ガスＧが流通することにより、排気タービン５１が回転される。排気タービン５１の回転により、吸入空気コンプレッサ５０が回転される。さらに、吸入空気コンプレッサ５０の回転により吸入空気Ａが圧縮され、シリンダ２１に正圧の空気が供給されるようになっている。
【００３５】
ウェイストゲート弁部５２は、バイパス管５２ａと、ウェイストゲート弁５２ｂと、ウェイストゲート弁アクチュエータ（以下、ＷＧＶアクチュエータという）５２ｃとを備えている。バイパス管５２ａは、排気タービン５１の上流側と下流側とを連結している。ウェイストゲート弁５２ｂは、板状で、バイパス管５２ａの一部に揺動可能に配置され、揺動によりバイパス管５２ａの流路を開閉するようになっている。
【００３６】
ＷＧＶアクチュエータ５２ｃは、ウェイストゲート弁５２ｂを揺動させて任意の角度で固定可能になっている。ＷＧＶアクチュエータ５２ｃは、電磁駆動式でＥＣＵ６に接続されるとともに、ＥＣＵ６から入力される制御信号に応じてウェイストゲート弁５２ｂの開度（以下、ＷＧＶ開度という）Ａｗｇを制御するようになっている。
【００３７】
ＷＧＶアクチュエータ５２ｃとしては、例えば電磁駆動式のソレノイドや、電動式、機械式、油圧式または空圧式のモータ等が用いられる。ＥＣＵ６がＷＧＶアクチュエータ５２ｃを制御することにより、ウェイストゲート弁５２ｂは、バイパス管５２ａを閉塞する全閉状態と、バイパス管５２ａを完全に開通させる全開状態との間の任意の開度に設定されるようになっている。これにより、ウェイストゲート弁５２ｂは、ＷＧＶ開度Ａｗｇを変更することによりエンジン１の排出ガスＧの流量（以下、排出ガス量という）ＧＡｅｘを調整可能になっている。
【００３８】
そして、ＥＣＵ６による過給圧制御では、ＷＧＶ開度Ａｗｇが大きくなるほど、バイパス管５２ａを流れる排出ガス量ＧＡｅｘが増大するので、タービン２４を駆動する排気圧が低下し、吸入空気Ａの過給圧が低下するようになっている。
【００３９】
ＥＣＵ６は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるバックアップメモリと、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を有する入力インターフェース回路と、駆動回路等を有する出力インターフェース回路とを備えている。
【００４０】
例えば、ＲＯＭには、本実施の形態に係る内燃機関の制御プログラムやマップや所定値等が記憶され、記憶装置として機能するようになっている。ＣＰＵは、このＲＯＭに記憶された内燃機関の制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行するようになっている。また、本実施の形態では、内燃機関の制御プログラムは、ＥＣＵ６によって予め決められた時間間隔（例えば、１０ｍｓ）ごとに実行されるようになっている。ＥＣＵ６は、ＲＯＭに記憶された所定値として、例えば、排出ガス量ＧＡｅｘが一定である場合に触媒担体４７ｂに金属成分が堆積してきたと推測するためのタイマの経過時間Ｔａを設定している。
【００４１】
ＥＣＵ６の入力インターフェース回路には、エアフローメータ３３や、排気温度センサ４３や、空燃比センサ４６等が接続されている。これらエアフローメータ３３や、排気温度センサ４３や、空燃比センサ４６等で検出された情報は、ＥＣＵ６に取り込まれるようになっている。
【００４２】
ＥＣＵ６の出力インターフェース回路には、スロットルバルブ３５のスロットルモータ３５ａや、ウェイストゲート弁５２ｂのＷＧＶアクチュエータ５２ｃ等が接続されている。ＥＣＵ６が、エンジン１の運転制御、例えばスロットルバルブ３５やウェイストゲート弁５２ｂの開度制御等を実行するようになっている。
【００４３】
本実施の形態の内燃機関の制御装置は、ウェイストゲート弁５２ｂと、触媒担体４７ｂとを備え、排出ガス量ＧＡｅｘが所定時間以上一定であることを条件に、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更を行うようになっている。また、本実施の形態の内燃機関の制御装置は、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更に併せ、スロットル開度を制御するようになっている。さらに、本実施の形態の内燃機関の制御装置では、流量調整手段は、ターボ過給機５のウェイストゲート弁５２ｂであるようになっている。
【００４４】
次に、動作について説明する。
【００４５】
ここでは、本実施の形態における内燃機関の制御装置の動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、ＥＣＵ６のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行される制御プログラムの実行内容を表す。車両は走行中および停止中のいずれであっても構わない。
【００４６】
処理が開始されると、ＥＣＵ６は、タイマをリセットしてからスタートさせる（ステップＳ１０）。そして、ＥＣＵ６は、エアフローメータ３３により、その時点での吸入空気量ＧＡｉｎを検出して初回ＧＡｉｎとして記憶する（ステップＳ１１）。また、ＥＣＵ６は、その時点でのＥＣＵ６からウェイストゲート弁５２ｂへの開度指令値（デューティ値）Ｓｗｇを初回Ｓｗｇとして記憶する（ステップＳ１２）。
【００４７】
続いて、ＥＣＵ６は、現時点での吸入空気量ＧＡｉｎを取得して現在ＧＡｉｎとして記憶する（ステップＳ１３）。そして、ＥＣＵ６は、現在ＧＡｉｎと直前のＧＡｉｎである前回ＧＡｉｎとの差ΔＧＡｉｎが、前回ＧＡｉｎに対して±５％以内に収まっているか否かを判断する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ６が、差ΔＧＡｉｎは前回ＧＡｉｎに対して±５％以内に収まっていないと判断した場合は（ステップＳ１４；ＮＯ）、ＥＣＵ６は処理をメインルーチンに戻す。
【００４８】
ＥＣＵ６が、差ΔＧＡｉｎは前回ＧＡｉｎに対して±５％以内に収まっていると判断した場合は（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、ＥＣＵ６は、現時点でのＥＣＵ６からウェイストゲート弁５２ｂへの開度指令値Ｓｗｇを取得して現在Ｓｗｇとして記憶する（ステップＳ１５）。そして、ＥＣＵ６は、現在値Ｓｗｇと直前のＳｗｇである前回Ｓｗｇとの差ΔＳｗｇが、前回Ｓｗｇに対して±５％以内に収まっているか否かを判断する（ステップＳ１６）。ＥＣＵ６が、差ΔＳｗｇは前回Ｓｗｇに対して±５％以内に収まっていないと判断した場合は（ステップＳ１６；ＮＯ）、ＥＣＵ６は処理をメインルーチンに戻す。
【００４９】
ＥＣＵ６が、差ΔＳｗｇは前回Ｓｗｇに対して±５％以内に収まっていると判断した場合は（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘが一定であると判断し、タイマが所定時間Ｔａを経過したか否かを判断する（ステップＳ１７）。ＥＣＵ６が、タイマは所定時間Ｔａを経過していないと判断した場合は（ステップＳ１７；ＮＯ）、ＥＣＵ６は、再度、現在ＧＡｉｎの取得以降の処理を行う（ステップＳ１３〜ステップＳ１６）。
【００５０】
ＥＣＵ６が、タイマは所定時間Ｔａを経過したと判断した場合は（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘが一定であるまま所定時間Ｔａを経過したものと判断する。これにより、ＥＣＵ６は、触媒担体４７ｂに金属成分が堆積してきたと推測し、ＷＧＶアクチュエータ５２ｃを駆動してＷＧＶ開度Ａｗｇを変更する（ステップＳ１８）。これにより、ＥＣＵ６は排出ガス量ＧＡｅｘを一定の状態から変化させるので、排出ガスＧの金属成分は触媒担体４７ｂに付着しにくくなり、触媒担体４７ｂの目詰まりにより背圧が増加することを抑制できる。
【００５１】
さらに、ＥＣＵ６は、スロットル開度を変更させる（ステップＳ１９）。すなわち、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更により排出ガス量ＧＡｅｘを変更することで生じた吸入空気量ＧＡｉｎの変化を、スロットル開度の変更で適切な量に調整することができる。これにより、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇを変更しても吸入空気量ＧＡｉｎを適切な量に維持することができるので、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によれば、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘが所定時間以上一定である場合に、ＷＧＶ開度を変更するようになる。これにより、排出ガス量ＧＡｅｘが一定の状態から変化するので、排出ガスＧに金属成分が含まれる場合であっても、排出ガスＧの金属成分は触媒担体４７ｂに付着しにくくなる。このため、この内燃機関の制御装置によれば、従来のように触媒担体４７ｂの目詰まりにより背圧が増加することを抑制できる。
【００５３】
また、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によれば、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更に併せ、スロットル開度を制御している。このため、ＥＣＵ６は、ウェイストゲート弁５２ｂにより排出ガス量ＧＡｅｘを変更することで生じた吸入空気量ＧＡｉｎの変化を、スロットル開度の変更で適切に調整することができる。これにより、内燃機関の制御装置は、ＷＧＶ開度Ａｗｇを変更しても吸入空気量ＧＡｉｎを適切な量に維持することができるので、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００５４】
上述した本実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘが一定であるか否かの判断において、現在ＧＡｉｎと前回ＧＡｉｎとの差ΔＧＡｉｎが前回ＧＡｉｎに対して±５％以内に収まっているか否かを判断する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、差ΔＧＡｉｎが前回ＧＡｉｎに対して一定であるとされる範囲を±５％以外の適宜な数値、例えば±１０％等とすることができる。
【００５５】
また、上述した本実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘが一定であるか否かの判断において、現在Ｓｗｇと前回Ｓｗｇとの差ΔＳｗｇが前回Ｓｗｇに対して±５％以内に収まっているか否かを判断する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、差ΔＳｗｇが前回Ｓｗｇに対して一定であるとされる範囲を±５％以外の適宜な数値、例えば±１０％等とすることができる。
【００５６】
また、上述した本実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６は、差ΔＧＡｉｎが前回ＧＡｉｎに対して±５％以内に収まっているとともに、差ΔＳｗｇが前回Ｓｗｇに対して±５％以内に収まっている場合に、排出ガス量ＧＡｅｘが一定であると判断する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、例えば、差ΔＧＡｉｎが前回ＧＡｉｎに対して±５％以内に収まっているか、あるいは差ΔＳｗｇが前回Ｓｗｇに対して±５％以内に収まっているかのいずれか一方の場合としてもよく、あるいは他の条件によるものとしてもよい。
【００５７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、上述の第１の実施の形態と略同様の全体構成を有している。本実施の形態に係るエンジン１においては、第１の実施の形態のＥＣＵ６において、触媒担体４７ｂに金属成分が堆積することを防止するためにＷＧＶ開度Ａｗｇを調整する処理のみが異なっているが、他の構成は同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００５８】
本実施の形態の内燃機関の制御装置では、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘとＷＧＶ開度Ａｗｇとから触媒担体４７ｂの詰まりレベルＣｓｔを算出し、詰まりレベルＣｓｔが所定レベルＣａより大きいことを条件に、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更を行うようになっている。
【００５９】
本実施の形態では、ＥＣＵ６は、ＲＯＭに記憶されたマップとして、吸入空気量ＧＡｉｎと、空燃比と、排出ガスＧの温度と、排出ガス量ＧＡｅｘとの関係を示すマップを有している。また、本実施の形態では、ＥＣＵ６は、ＲＯＭに記憶されたマップとして、排出ガス量ＧＡｅｘと、ウェイストゲート弁開度Ａｗｇを決定する指令値Ｓｗｇと、ＷＧＶ開度Ａｗｇと、ウェイストゲート弁通過ガス量ＧＡｗｇとの関係を示すマップを有している。さらに、本実施の形態では、ＥＣＵ６は、ＲＯＭに記憶されたマップとして、ＷＧＶ開度Ａｗｇと、ウェイストゲート弁通過ガス量ＧＡｗｇと、触媒担体４７ｂの上流側端面に沿った排出ガスＧの水平速度成分Ｖｓｔとの関係を示すマップを有している。また、本実施の形態では、ＥＣＵ６は、ＲＯＭに記憶された所定値として、触媒担体４７ｂに金属成分が堆積してきたと推測できる触媒詰まりレベルＣａを設定している。
【００６０】
次に、動作について説明する。
【００６１】
ここでは、本実施の形態における内燃機関の制御装置の動作について、図３に示すフローチャートおよび図４に示す概略図を参照して説明する。このフローチャートは、ＥＣＵ６のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行される制御プログラムの実行内容を表す。車両は走行中および停止中のいずれであっても構わない。
【００６２】
処理が開始されると、ＥＣＵ６は、吸入空気量ＧＡｉｎと、空燃比と、排出ガスＧの温度とを取得する（ステップＳ２０）。ＥＣＵ６は、吸入空気量ＧＡｉｎについてはエアフローメータ３３により検出し、空燃比については空燃比センサ４６により検出し、排出ガスＧの温度については排気温度センサ４３により検出する。
【００６３】
そして、ＥＣＵ６は、吸入空気量ＧＡｉｎと、空燃比と、排出ガスＧの温度とに基づいて、マップを利用して排出ガス量ＧＡｅｘを算出する（ステップＳ２１）。さらに、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘと、ＷＧＶ開度Ａｗｇを決定する指令値Ｓｗｇとに基づいて、マップを利用してＷＧＶ開度Ａｗｇと、ＷＧＶ通過ガス量ＧＡｗｇとを算出する（ステップＳ２２）。ここでは、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度指令値Ｓｗｇに基づいてＷＧＶ開度Ａｗｇを算出する。そして、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇおよび排出ガス量ＧＡｅｘに基づいて、ＷＧＶ通過ガス量ＧＡｗｇを算出している。
【００６４】
さらに、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇと、ＷＧＶ通過ガス量ＧＡｗｇとに基づいて、マップを利用して触媒担体４７ｂの上流側端面に沿った排出ガスＧの水平速度成分Ｖｓｔを算出する（ステップＳ２３）。そして、ＥＣＵ６は、その時点で算出された複数の水平速度成分Ｖｓｔを積算して、触媒詰まりレベル推定値Ｃｓｔとする（ステップＳ２４）。すなわち、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘとＷＧＶ開度Ａｗｇとに基づいて、触媒担体４７ｂの詰まりレベルＣｓｔを算出している。
【００６５】
ここでは、ＥＣＵ６は、触媒担体４７ｂの上流側端面に沿った排出ガスＧの水平速度成分Ｖｓｔを積算して触媒詰まりレベル推定値Ｃｓｔを算出しているので、触媒担体４７ｂでの金属成分の堆積が少しでも進むと排出ガスＧが触媒担体４７ｂに流入しにくくなることから、レベル推定値Ｃｓｔが変化する。このため、例えば、触媒担体４７ｂの上流側端面に垂直な排出ガスＧの垂直速度成分をも演算に含める場合に比べて、触媒担体４７ｂでの金属成分の実際の堆積に対するレベル推定値Ｃｓｔの感度を高めることができる。
【００６６】
ＥＣＵ６は、触媒詰まりレベル推定値Ｃｓｔが所定値Ｃａより高いか否かを判断する（ステップＳ２５）。ＥＣＵ６が、触媒詰まりレベル推定値Ｃｓｔは所定値Ｃａより高くないと判断した場合は（ステップＳ２５；ＮＯ）、ＥＣＵ６は、処理をメインルーチンに戻す。
【００６７】
ＥＣＵ６が、触媒詰まりレベル推定値Ｃｓｔは所定値Ｃａより高いと判断した場合は（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、ＥＣＵ６は、触媒担体４７ｂに金属成分が堆積してきたと推測し、ＷＧＶアクチュエータ５２ｃを駆動してＷＧＶ開度Ａｗｇを変更する（ステップＳ２６）。これにより、ＥＣＵ６は排出ガス量ＧＡｅｘを一定の状態から変化させるので、排出ガスＧの金属成分は触媒担体４７ｂに付着しにくくなり、触媒担体４７ｂの目詰まりにより背圧が増加することを抑制できる。
【００６８】
さらに、ＥＣＵ６は、スロットル開度を変更させる（ステップＳ２７）。すなわち、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更により排出ガス量ＧＡｅｘを変更することで生じた吸入空気量ＧＡｉｎの変化を、スロットル開度の変更で適切な量に調整することができる。これにより、ＥＣＵ６は、ＷＧＶ開度Ａｗｇを変更しても吸入空気量ＧＡｉｎを適切な量に維持することができるので、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００６９】
本実施の形態に係る内燃機関の制御装置によれば、ＥＣＵ６は、排出ガス量ＧＡｅｘとＷＧＶ開度Ａｗｇとから触媒担体４７ｂの詰まりレベルＣｓｔを算出し、詰まりレベルＣｓｔが所定レベルＣａより大きいことを条件に、ＷＧＶ開度Ａｗｇの変更を行う。これにより、排出ガス量ＧＡｅｘが一定の状態から変化するので、排出ガスＧに金属成分が含まれる場合であっても、排出ガスＧの金属成分は触媒担体４７ｂに付着しにくくなる。このため、この内燃機関の制御装置によれば、従来のように触媒担体４７ｂの目詰まりにより背圧が増加することを抑制できる。
【００７０】
上述した本実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６は排出ガスＧの温度を排気温度センサ４３により検出する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、例えば、ＥＣＵ６はエンジン１の運転からマップ等を利用して排出ガスＧの温度を推定するようにしてもよい。
【００７１】
この場合、例えば、燃料噴射量およびエンジン回転数を各々取得する手段を有し、マップとしては、例えば、エンジン１の運転状態のパラメータ（例えば、吸入空気量ＧＡｉｎ、燃料噴射量、点火時期、エンジン回転数等）と定常排出ガス温度との関係として予め実験等により定められたマップを利用するようにできる。これによれば、排気温度センサ４３を省略することができる。
【００７２】
上述した本実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６は空燃比を空燃比センサ４６により検出する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、例えば、ＥＣＵ６は、空燃比を、エアフローメータ３３で検出された吸入空気量ＧＡｉｎを燃料噴射量で除して算出するようにしてもよい。これによれば、空燃比センサ４６を省略することができる。
【００７３】
また、上述した本実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６は、吸入空気量ＧＡｉｎと、空燃比と、排出ガスＧの温度とに基づいて、排出ガス量ＧＡｅｘを算出する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、例えば、排出ガス量ＧＡｅｘを計測するセンサを設けたり、あるいは公知の、あるいは新規の方法で排出ガス量ＧＡｅｘを算出するようにしてもよい。
【００７４】
上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態の内燃機関の制御装置においては、ＥＣＵ６が、ＷＧＶ開度Ａｗｇを変更した後にスロットル開度を調整する場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、ＥＣＵ６はスロットル開度の調整を行わないようにしてもよい。この場合、全体の処理を簡素化することができる。
【００７５】
また、上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態の内燃機関の制御装置においては、エンジン１がターボ過給機５を備える場合について説明している。しかしながら、本発明に係る内燃機関の制御装置においては、これに限られず、エンジン１はターボ過給機５を備えなくてもよい。この場合、排気装置４の排気後処理器４４の上流側に流量調整手段を設けるようにする。これにより、ターボ過給機を備えない車両であっても、触媒担体４７ｂの金属成分による目詰まりを抑制することができる。
【００７６】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、金属成分による触媒の目詰まりを従来よりも抑制できるという効果を奏するものであり、内燃機関の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１  エンジン（内燃機関）
２  エンジン本体
３  吸気装置
４  排気装置
５  ターボ過給機
６  ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）
３５  スロットルバルブ
４４  排気後処理器
４７ｂ  触媒担体（触媒）
５２ｂ  ウェイストゲート弁（流量調整手段）
Ｇ  排出ガス
【図１】
2013221428.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013221428.tif 000005
【図４】
2013221428.tif 000006